Покровно-рафинирующий флюс для обработки алюминиевых сплавов Советский патент 1991 года по МПК C22C1/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к рафинированию алюминия и его сплавов.

Известен рафинирующий и покровный флюс, содержащий фториды магния и оксид бора для защиты от окисления магниевых сплавов (ВАМИ-5). Данный флюс хорошо защищает сплав от окисления, но имеет высокую температуру плавления ( 750°С), обусловленную большим содержанием фторида кальция (16-18 мас.%) и фторида магния (16-18 мас.%). Флюс также характеризуется повышенной вязкостью.

Известен флюс, содержащий до 40% карналлита и до 28% хлорида магния. Флюсы, содержащие карналлит в большом количестве, подвергаются гидролизу по реакции

MgCl2 + H20 MgO + 2HCI(1)

Образующийся оксид магния снижает рафинирующие свойства флюса.

Наиболее близким к предлагаемому является флюс, содержащий хлориды магния

MgCl2 и кальция CaCl2. Флюс не содержит фторидов, содержание оксида магния находится в пределах 2-20% 1.

Однако флюс отличается повышенной гигрбскопичностью, обусловленной высоким содержанием хлорида магния, и, кроме того, непосредственно перед рафинированием он должен быть прокален в специальном агрегате, оснащенном системой очистки отходящих газов от хлористого водорода. В процессе прокалки часть хлорида магния теряется по реакции

MgCl2 + H20 MgOHCI + HCI(2)

MgOHCI MgO + HCI(3)

при этом ухудшаются санитарно-гигиенические условия на рабочем месте и рафинирующие свойства флюса.

В процессе рафинирования также имеет место взаимодействие хлорида магния с водой с образованием оксида магния и хлористого водорода, что нарушает сплошел

G

2

О

о

ч1

ю

ность флюсового слоя и приводит к окислению магния, растворенного в алюминии. Цель изобретения -улучшение санитарно-гигиенических условий на рабочем месте и повышение рафинирующих свойств флюса за счет более полного удаления газовых и неметаллических включений из рафинируемого сплава.

Поставленная цель достигается тем, что для рафинирования используется флюс состава, мас.%: фторид алюминия 5-15; хлорид кальция 70-90. Хлорид кальция, составляющий основу флюса, при прокаливании выше 150°Стеряет влагу. Это свойство устраняет реакцию

СаСЬ + 2 HCI(4)

при подготовке (прокалке) флюса перед рафинированием. Пределы содержания компонентов во флюсе выбраны исходя из следующих соображений.

. Хлорид кальция. При содержании хлорида кальция во флюсе более 90% резко возрастает концентрация оксида кальция во флюсе при рафинировании по реакции (4). Наличие оксида кальция во флюсе снижает качество и скорость рафинирования. При содержании хлорида кальция ниже нижнего предела флюс становится легкоплавким (температура плавления флюса менее 590°С), жидкотекучим, так как в процессе рафинирования перегревается выше температуры плавления более чем на 100°С. В этих условиях также протекает реакция (4), снижающая рафинирующие свойства флюса.

Хлорид калия. При содержани хлорида калия более 22% температура плавления флюса превышает 670°С, т.е. приближается к температуре рафинирования и разливки алюминиево-магниевых сплавов, что затрудняет разделение шлака, флюса и сплава. При содержании хлорида калия ниже нижнего предела возрастает гигроскопичность флюса, обусловленная большой массовой долей гигроскопичных хлорида кальция и фторида алюминия. В этих условиях осложняется обезвоживание флюса перед рафинированием, а в процессе рафинирования увеличивается концентрация хлористого водорода в атмосфере на рабочем месте за счет реакции (4) и реакции 2 А1Рз + 3 Н20 А120з + 6 HF(5)

Фторид алюминия. При -содержании фторида алюминия во флюсе более 15% реализуется реакция

2 AIF3 + Mg(AI):3MgF2 + AI(6)

Фторид магния резко повышает температуру плавления флюса. Флюс становится вязким, эффективность рафинирования падает.

При содержании фторида алюминия ниже нижнего предела по данным наших исследований снижается растворимость оксидных включений во флюсе, что отрицательно влияет и на удаление водорода из сплава.

Флюс проверяют в лабораторных условиях. Рафинирование проводят в электрической печи сопротивления. В предва0 рительно разогретую печь устанавливают графитовый тигель. В тигель заливают расплавленный алюминий, на поверхность расплава наносят слой флюса, под флюс вводят алюминиево-магниевую лигатуру (20 мас.%

5 марганца), металлический магний, расплав перемешивают. Плавку и рафинирование проводят в течение 1800 с при 973К. Затем снимают флюс, шлак, разливают сплав. Образцы сплава анализируют на содержание

0 магния, марганца и водорода. На рабочем месте отбирают пробы воздушной среды на содержание хлористого водорода. Во всех опытах масса компонентов составляет, кг: алюминий 2,0; магний 0..046; алюминиево5 марганцевая лигатура 0,040; флюс 0,010.

Для сравнения проводят приготовление сплава и его рафинирование по известному способу с использованием в качестве флюса смеси хлоридов кальция и магния. Результа0 ты исследований представлены в таблице.

Анализ результатов, приведенных в таблице (плавки 2-5), показывает,-что предла- гаемый покровно-рафинирующий флюс для алюминиевых сплавов по сравнению с изве5 стным позволяет снизить концентрацию хлористого водорода в атмосфере на рабочем месте на 5,5-6,0 мг/м3 и газосодержание сплава на 0,04-0,06 см3/100 г сплава. Кроме того, из данных таблицы видно,

0 что при реализации способа с параметрами, выходящими за граничные значения, положительный эффект не достигается (плавки 6-9), Так, при содержании фторида алюминия во флюсе выше верхнего предела (плав5 ка 6) концентрация хлористого водорода в воздухе на рабочем месте и газосодержание сплава повышаются по сравнению с граничными значениями, хотя и остаются ниже по сравнению с известным способом. При рез0 ком снижении фторида алюминия (плавка 7) содержание хлорида кальция выходит за пределы (90%), что приводит к повышению НС в атмосфере (до 5,8 мг/м3). При содержании хлорида калия во флюсе выше верх5 него предела (плавка 8) газосодержание сплава не изменяется по сравнению с известным способом. При содержании хлорида калия во флюсе ниже нижнего предела велико содержание хлористого водорода в воздухе на рабочем месте (5,5 мг/м. При

работе с флюсами, где содержание хлорида кальция выходит за интервал предлагаемых границ (плавки 6-9), не достигается существенных изменений концентрации хлористого водорода в воздухе на рабочем месте и газосодержания сплава.

Предлагаемый флюс может найти применение при производстве алюминиево- магниевых сплавов,

Формула изобретения Покровно-рафинирующий флюс для обработки алюминиевых сплавов, содержа

щий хлорид кальция, отличающийся тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий за. счет снижения со- держания концентрации хлористого водорода и повышения - рафинирующих свойств флюса, он дополнительно содержит фторид алюминия и хлорид калия при следующем содержании компонентов, мас.%: Фторид алюминия5-15

Хлорид калия5-22

Хлорид кальцияОстальное

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к рафинированию алюминия и его сплавов. Цель изобретения - улучшение санитарно-гигиенических условий за счет снижения концентрации хлористого водорода и повышение рафинирующих свойств флюса. Достигается это тем, что флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: фторид алюминия 5-15; хлорид калия 5-22; хлорид кальция 70-90. Применение изобретения позволяет снизить концентрацию хлористого водорода в атмосфере в 3-4 раза и уменьшить газосодержание в сплаве. 1 табл.